Melegalakító kovácsszerszámok kopásvizsgálata

Átírás

1 Melegalakító kovácsszerszámok kopásvizsgálata Wear Inspection of Hot Forging Dies Halbritter Ernő nyugalmazott egyetemi docens, Széchenyi István Egyetem, Anyagtudományi és Technológiai Tanszék Tancsics Ferenc Ph.D. hallgató, kovácstechnológia-vezető RÁBA Futómű Kft., Gyártásfejlesztés A melegalakító szerszámok élettartamának új technológiákra alapozott növelése az utóbbi évek jól felismerhető törekvése. Az élettartam növelésének egyre jobban terjedő megoldása a melagalakító szerszámok PVD (Physical Vapour Deposition) bevonatolása. A Rába Futómű Kft. Kovácsgyárában 008-ban végeztük az első kísérleteket a melegfolyató-tüskék PVD-bevonatolásával kapcsolatosan. Akkor az elért eredményt a legyártható munkadarabok számának növekedésével mutattuk ki. A kopás számítására, a számítások kísérleti ellenőrzésére a párhuzamos nyomólapok között végzett zömítést választottuk. Az ilyen jellegű zömítésnél a korábbi kutatási eredményeinket felhasználva meghatároztuk a súrlódási tényező várható értékét, matematikailag modelleztük a szerszám és a munkadarab érintkezésénél az anyagáramlást, majd az Archard-féle kopási modell szerint számoltuk a helyi kopási mélységet. A számításokat mérésekkel is ellenőriztük. Increasing of life time of the hot forging dies are based on new technologies which is a well identified effort of the last years. A more and more spreading solution for increasing of life time is the PVD (Physical Vapour Deposition) coating of hot forging dies. The first attempt in the forging factory of AXLE Ltd of RABA was in 008 in connection with PVD coating of hot extrusion spines. Then the achieved result was shown by the increasing number of forged pieces. For calculation of die wear and checking of calculation by testing we have chosen upsetting between parallel plates. At this kind of upsetting we have determined the expected value of friction coefficient, have modeled the material flow by mathematics at the contact area of tool and working piece, which are based on the results of previous researches. The local depth of wear has been calculated with Archard modeling. Calculations have been checked by measuring as well. 1. Melegalakító kovácsszerszámok élettartamát befolyásoló tényezők Napjaink piacképes kovácsüzemeit az értékáram-vezérelt folyamatok (Value Stream Mapping method) mellett a készre munkált geometriát legjobban megközelítő, NNS (Near Net Shape) kovácsdarabok előállítási képessége is jellemzi. Az NNS kovácsdarabok előállításához nagy teljesítményű, hosszú ideig tartós alakadó felülettel rendelkező szerszámok szükségesek (NNS-szerszámok). Az alakadó felületek tartósságát számos tényező gátolja [1, ]: képlékeny deformáció kopások hőkifáradás mechanikus kifáradás Stahlberg és Hallstrom szerint az alakadó felületek tönkremenetelét döntően a kopási folyamatok (előfordulási arány: ~70%) okozzák [3]. Ezt a megállapítást a RÁBA kovácsüzemében szerzett tapasztalatok is megerősítették (1. ábra). Munkánk során NNS-szerszámok alakadó felületeinek élettartam-növelési lehetőségeit vizsgáltuk, egyszerűsített fizikai modell segítségével. Célkitűzéseink: a) a kopási folyamatok megismerése, b) a kopást jellemző együttható és a legnagyobb kopási mélység meghatározására alkalmas algoritmus létrehozása, c) korszerű PVD (Physical Vapour Deposition) bevonatok melegalakító szerszámok élettartamára gyakorolt hatásának vizs- 1. ábra: az ábrán egy készre sajtoló szerszámgarnitúra felső és alsó szerszáma látható. A piros nyilak a kopással, a kék nyilak az egyéb módon tönkrement felületelemeket mutatják 150 A jövő járműve I 01 01/0

2 gálata, a PVD-eljárással bevont felületek kopására jellemző együttható meghatározása. Bonyolult kovácsdarabok egyidejűleg több kopásfajta előfordulását is feltételezik. A kopásfajták vizsgálata során megállapítottuk, hogy a hagyományos melegalakító NNS-szerszámok tönkremenetele alapvetően az abrazív kopások miatt következik be [4]. Ennek kiemelt oka a munkadarab revés felülete. A revét nem alakítható, kemény vas-oxid vegyületek alkotják. A Rába kovácsüzemében használatos kovácsszerszámok NK (MSz 435:1984) anyagminőségből készülnek. A működő felületek nemesített keménysége átlagosan 400 HBS, érdessége 1,6 Ra. A kovácsolás során a szerszám alakadó felületelemei a mechanikus igénybevételek mellett erős hőhatásnak is ki vannak téve, melynek a gyártási folyamat során összegződő hatását (felületi és felület közeli rétegekben végbemenő diffúz folyamatok) figyelembe kell venni [5, 6]. A szerszám alakadó felületének kilágyulásra veszélyes hőmérsékleti küszöbértéke 450 C [7]. A vizsgálatokat ez alatt az érték alatt célszerű végezni a felületi kilágyulás közben bekövetkező szerszámdeformációk elkerülése érdekében, ugyanis a deformáció és kopás, hatásában nehezen különíthető el.. A kovácsszerszám kopásának általános vizsgálatára alkalmazott modellek A kovácsszerszámok hagyományosan kezelt és PVD-eljárással bevont felületeinek általános kopásvizsgálatára alkalmas fizikai modellnek a síklapok között végzett zömítést választottuk. Előnyei: a) nincs felületi kilágyulás a bonyolult geometriai elemek miatt, b) csak a felületek közötti relatív elmozdulás és a felületi kontaktnyomás hat a kopási folyamatokra, c) viszonylag egyszerű vizsgálat, egyszerű elmozdulási viszonyok jellemzik, d) a kapott eredmények könnyen kezelhetők, az egyszerű geometriákon jó közelítést adnak, e) robotkiszolgálású gyártósoron elvégezhető (ismételhetőség, reprodukálhatóság), f) a vizsgálat a gyártási folyamat része lehet, így kifejezetten költségkímélő, g) az előzömített munkadarab geometriája alapján a valós súrlódási tényezőre lehet következtetni [9]. Az abrazív kopási folyamatok szokásos minősítési módszere a kopással leválasztott anyagmennyiség meghatározása, mely matematikailag is kifejezhető [3, 13]. A legismertebb módszerek egyike az Archard-féle kopásmodell, mely a szerszámra jellemző kopási együttható függvényeként arányosságot tételez fel az érintkező felületek kontaktnyomása és elmozdulása, valamint a kopással levált anyagmennyiség között (1): dfn dv = K( T) dl (1) H ( T ) dv a kopással levált anyag mennyisége (térfogata) [mm 3 ] K(T) a szerszám üzemi hőmérsékletétől függő, a szerszámra jellemző kopási együttható [-], df n az érintkező felületelemeken működő normál erő [MN], H(T) a szerszám üzemi hőmérsékletétől függő Brinell (HBS) felületi keménysége [MPa], dl az érintkező felületelemek elmozdulása [mm]. A fizikai modell matematikai megoldására, a vizsgálati módszerünkbe jól illeszkedő Archard-féle kopásmodellt választottuk. A matematikai modell egyszerűsítő feltételezései: a) a zömítőszerszám hőmérséklete a zömítés folyamán nem lépi át a 450 C hőmérsékletet, azaz keménysége állandónak tekinthető, b) a zömítendő munkadarab homogén hőmérsékletmezővel rendelkezik, c) a munkadarab hőmérséklete, alakítási szilárdsága az alakítás közben homogén és állandó, d) csak az alsó szerszámot vizsgáljuk a nagyobb hőterhelés miatt, e) a vizsgálat során letapadás nem lép fel, f) a vizsgálat során a súrlódási tényezőt mindkét szerszámfélen a zömítés során állandónak és azonosnak tekintjük. Az egyszerűsítő feltételezések figyelembevételével, az Archard-féle kopásmodell alapján meghatározható a kopásmélység numerikus összefüggése [3], egyetlen zömítési ciklusra: z n = ( k) v K σ n( k) ( k) t H i= 1 z a kopás mélysége [mm], K a szerszámra jellemző kopási együttható [-], n a magasságcsökkenés diszkretizált inkrementumainak száma [-], σ n az érintkező felületelemeken működő normál feszültség a k. inkrementumban [MPa], v az érintkező felületelemek relatív csúszási sebessége, a k. inkrementumban [mms -1 ], H a szerszám Brinell (HBS) felületi keménysége [MPa], Δt az érintkező felületelemek relatív elmozdulásának időtartama, időinkrementuma, k. inkrementumban [sec]. A () összefüggés szerinti kopásmélység egyetlen zömítési ciklushoz tartozó meghatározásához a felületelem-elmozdulások, az érintkező felületelemeken működő normál feszültségeloszlás és a kopási tényező megismerése szükséges. 3. Az elmozdulások modellezése egy kinematikailag megengedett sebességmező alapján A súrlódó felületek közötti relatív csúszási sebesség megegyezik az ott értelmezett sugárirányú anyagáramlási sebességgel. Az érintkező felületeknél az anyagáramlási sebességet a hengeres próbatestek párhuzamos nyomólapokkal végzett zömítésénél használatos matematikai modell segítségével tárgyaljuk [8, 9]. A hivatkozás szerint, a tengelyirányú és sugárirányú sebességkomponensek, figyelembe véve a súrlódási tényezőt is [9], a (3) és (4) összefüggésekkel írhatók le. Tengelyirányú sebességkomponens: wz wr z z ( 1 m) v0 + z v0 + 3z( 1 m) v0h 3zv0h ( 1 m) v0h z = (3) 3 h Sugárirányú sebességkomponens: 1 r 6 z ( 1 m) v0 + 6 z v0 + 6 z( 1 m) v0h 6 zv0h ( 1 m) v0h r,z = (4) 3 h () 01 01/0 I A jövő járműve 151

3 w z (z) magasságirányú sebességkomponens [ms -1 ], w r (r,z) sugárirányú sebességkomponens [ms -1 ], m Kudo-féle súrlódási tényező [-], v 0 a felső nyomólap sebessége [ms -1 ], h a zömített munkadarab pillanatnyi magassága [mm]. A (3, 4) összefüggés segítségével meghatározott sebességmező képét mutatja a. ábra. A (6) összefüggésből jól látszik, hogy az elmozdulás értéke a sugár mentén lineárisan nő, és az r=0 helyen az értéke zérus (3. ábra). Az r=0 helyen nincs elmozdulás, nem kopik a szerszám. Természetes ez elvi megjegyzés, ami csak egy pontszerű, végtelen kicsi felületre igaz, de a gondolatmenetet figyelembe kell venni a várható kopáseloszlásnál. A sugárirányú elmozdulás értékét és ezzel a kopást befolyásolja a súrlódási tényező értéke is. Ha súrlódás nélküli (m=0) lenne a zömítés, akkor a munkadarab nem hordósodna, a relatív elmozdulás értéke pedig a legnagyobb lenne. Teljes letapadás (m=1) esetén a munkadarab felülete a szerszám érintkezésénél nem változna. Ilyen megfontolásból adódik, ha zömítés közben a munkadarab nagyobb lenyomatot hagy a nyomólap sík felületén, akkor a súrlódási tényező értéke kisebb. A h folyamatos változása miatt a nyomólap egy adott pontján minden lépésnél más és más lesz a vele érintkező munkadarab elmozdulása. A kopás szempontjából a lépésenkénti elmozdulásokat összesíteni kell. Az összesítésnél külön kell kezelni a kiinduló buga alatti területet, és a zömítés közben keletkező kontaktfelület-részeket. Az állandó érintkezési tartományban (3. ábra) az elmozdulások összesített értéke meghatározható integrálszámítással a (6) összefüggés alapján: H 0 ( ) = = 1 r ( 1 m) H 0 1 m ur r,h,m dh r ln h H H 1 1 (7). ábra: a sebességmező képe (m=0,8) Ha a (3, 4) összefüggés használatát a teljes alakítási folyamatra ki akarjuk terjeszteni, akkor az alakítási folyamatot egymásra épülő, n számú lépésre kell osztani. Egy lépésen belül a felső nyomólap Δh=v 0 Δt=0,1 mm-t mozdul el. Minden lépésnél új h magassággal kell számolni. Az aktuális magasságot megkapjuk, ha a korábbi magasságból levonjuk a Δh értékét. A nyomólapok és a zömített munkadarab érintkezésénél, a z=0 és z=h helyen felírható összefüggések: ( r,0) w ( r,h) ( 1 m) 1 r v = r = (5) h w 0 r A kopás vizsgálatánál a sebességmező helyett elmozdulásmezőt is értelmezhetünk. Az (5) összefüggés ennek megfelelően átalakul: H 0 a munkadarab magassága zömítés előtt [mm], H 1 a munkadarab magassága zömítés után [mm], r a rádiusz értéke az állandó érintkezési tartományban / 0 r R 0 / [mm], m a Kudo-féle súrlódási tényező [-]. Az Archard-féle () kopásmodellnél a lépésenkénti elmozdulásokat és az aktuális nyomást együtt kell figyelembe venni. Az elmozdulások és a nyomásértékek együttes figyelembevételére a numerikus módszer egyszerűbben alkalmazható. A numerikus módszer kívánt pontosságát úgy ellenőriztük, hogy az összesített elmozdulások numerikus meghatározására külön egy MathCAD programot írtunk. Az összesített elmozdulások értéke a numerikus módszerrel és a (7) összefüggéssel számolva szinte azonos eredményt adtak. A program egy részletét mutatja a 4. ábra. u r ( r,0) u ( r,h) ( 1 m) 1 r h = r = (6) h Δh a felső nyomólap elmozdulása Δt idő alatt (Δh=0,1) [mm]. 4. ábra: a MathCAD program egy részlete Állandó érintkezés 3. ábra: a kontaktfelület felosztása Elmozdulások Új felület A program fontosabb adatai: - H 0 a zömítendő munkadarab magassága [mm], - R 0 a zömítendő munkadarab rádiusza vagy oldalméretének fele [mm], - h n a készre zömített munkadarab magassága [mm], - m a Kudo-féle súrlódási tényező [-], - nz a z irányú elmozdulás diszkretizált inkrementumainak száma [db], 15 A jövő járműve I 01 01/0

4 - MR, R az állandó érintkezés tartományán belül kiválasztott rádiuszértékek vektorai, - SR a kiválasztott rádiuszok összesített sugárirányú elmozdulásainak mátrixa, - EM eredménymátrix, melynek első oszlopa az összesített elmozdulásokat, a második oszlopa pedig a kiválasztott rádiuszok értékeit tartalmazza. A program z=0 helyen nz ciklusszámmal meghatározza a szerszámfelület kijelölt részein az elmozdulások összességét. A ciklus egy inkrementumában a tengelyirányú elmozdulás a z=h helyen Δh=v 0 dt=0,1 mm, a pillanatnyi h magasság ekkora értékkel csökken minden ciklusnál. A MathCAD programmal meghatározható összesített elmozdulásokat a Kudo-féle súrlódási tényező függvényében az 5. ábra mutatja. Megállapítható, hogy a súrlódási tényező csökkenésével arányosan növekedett az összegzett sugárirányú elmozdulások értéke. 6. ábra: a nyomáseloszlás értelmezése síklapok között végzett zömítésnél szilárdságnak megfelelő értéket a legnagyobb R rádiusznál veszi fel. A legnagyobb R rádiusz értékét befolyásolja a súrlódási tényező értéke. Ezt a 7. ábra kiemelt része szemlélteti. Összesített sugárirányú elmozdulások 5. ábra: különböző súrlódási tényezőkhöz rendelhető elmozdulások 4. A nyomólapokat terhelő felületi nyomás Zömítésnél a párhuzamos nyomólapok és a munkadarab érintkezésénél fellépő nyomás nem egyenletes. Irodalmi utalások szerint [10] a tömör hengeres testek párhuzamos nyomólapokkal végzett zömítésénél a p felületi nyomás az alakítási szilárdság (kf), a Coulomb-féle súrlódási tényező (μ) és a geometriai adatok (h, R, r) ismeretében a következő összefüggéssel számítható: p( r ) = k f e µ h ( R r) A (8) exponenciális kifejezés Taylor-sorfejtéssel, elhanyagolva a magasabb hatványú tagokat, egyszerűbb alakra hozható. A felületi nyomás közelítő, Kudo-féle súrlódási tényezővel figyelembe vett összefüggése: (8) 7. ábra: a nyomásviszonyok és elmozdulások kapcsolata különböző súrlódási tényezők esetén A () összefüggésben szereplő (σ n ) normál feszültség helyett a felületi nyomás pillanatnyi értékével (9) számolhatunk. 5. A matematikai modell numerikus megoldása A kopási együttható értéke a kovácsszerszámok felületi keménységének növekedésével arányosan csökken. m p( r ) = k f 1 + R r (9) 3h Az összefüggésben szereplő geometriai adatok a 6. ábra alapján értelmezhetők. A 6. ábra nem szemlélteti a hordósodást, de azt a számolásnál figyelembe vettük. A nyomás értéke jelentősen függ a munkadarab pillanatnyi magasságától. Egységnyi alakítási szilárdságot feltételezve a zömítés végén a h=h n értéknél és a hozzátartozó R sugárnál különböző súrlódási tényezők mellett ábrázoltuk a sugárirányú nyomáseloszlást (7. ábra). A 7. ábrán jól látható, hogy mindig a munkadarab közepén lesz a legnagyobb a nyomás és a legkisebb az alakítási 8. ábra: a kopási együttható változása a szerszám felületi és felület közeli rétegeiben [11] 01 01/0 I A jövő járműve153

5 A Rába kovácsüzemében használatos zömítőszerszámok működő felületeinek keménysége 48± HRC, amely az ASTM E-140:1997 szabvány szerint jó közelítéssel megfeleltethető 459 HBS értéknek. A [11] irodalom szerinti felületi keménység és kopástényezők közötti kapcsolatokra érvényes összefüggéseket alkalmazva, a kopási együttható értékére a 8. ábra szerinti K=0,74x10-6 értéket választottuk. A MathCAD program tesztfuttatásaihoz a RÁBA kovácsüzemében sorozattechnológiával gyártott tengelycsonk kovácsdarabok zömített előgyártmányainak valós adatait töltöttük be: H 0 =159 mm; R 0 (a 0 )=100 mm; h n =135 mm; k =0, (m=0,8); nz =40 (inkrementumok száma); k f =100 MPa; K =0,74*10-6. A próbafuttatás eredményét a 9. ábra szemlélteti. A kopás mélysége M Összesített kopásmélység 6. Kísérleti gyártások különböző kopási együtthatók pontos meghatározására A kísérleti gyártás során zömítő alsó szerszámok hagyományosan kezelt és PVD-eljárással bevont felületeinek általános kopásképét vizsgáltuk. A gyártási paraméterek beállítása a MathCAD program adatainak megfelelően történt (10. ábra). A zömítőszerszám, működő felületeinek PVD-eljárással történő bevonására nacro magas hő- és kopásálló Platit bevonatot választottunk: nacro = nc-alcrn/a-si3n4. A nacro bevonat 5-6 μm vastagságú, az abráziós kopásnak ellenálló fedőréteg. A nano-kompozit szerkezete rendkívül kemény, a szilíciumalapú mátrix nagy hőállóságot biztosít. A 10. ábrán jól érzékelhető az alsó szerszám erőteljes hőelvonó hatása, amely a szerszám magas felületi hőmérsékletét valószínűsíti. A kísérleti gyártás során műszakonkénti gyakorisággal, optikai pirométerrel ellenőriztük a működő szerszámfelületek hőmérsékleteit és a legnagyobb értékeket rögzítettük (11. ábra). A 11. ábrán látható, hogy korábbi feltételezéseink helyesnek bizonyultak a szerszámok felületi kilágyulására vonatkozóan. A zömítőszerszámok felületén keletkező üreg, tisztán kopással alakul ki. A bevonattal ellátott és bevonat nélküli szerszámfelületet egyaránt zömítési ciklussal terheltük. M 0 R 9. ábra: a program által meghatározott kopáskép A 9. ábra alapján megállapítható, hogy a program szerinti legnagyobb kopás sugárirányban a buga középpontjától 50 mm-re található, mélysége egyszeri zömítés után z (1) =6*10-5 mm. A kopás mélysége az r=0 helyen zérus, mivel nincs elmozdulás, ugyanakkor ebben a pontban maximális a felületi nyomás értéke. 10. ábra: a kísérleti gyártás során zömített munkadarab képe 11. ábra: a szerszámfelületek jellemző hőmérsékletadatai 7. A kísérleti szerszámok kopásképének vizsgálata Az azonos ciklust követően a zömítő alsószerszámfelek kopásképeit a Széchenyi István Egyetem anyagvizsgálati laboratóriumában, Mahr PMC 800, háromkoordinátás mérőgépen vizsgálták az erre a feladatra kidolgozott vizsgálati eljárás szerint [1]. A mérési módszer pontossága kulcsfontosságú volt a kopási tényezők vizsgálata során, ugyanis a kopott szerszámokon utólagosan kellett megállapítani azt, hogy a kopást megelőzően hol helyezkedett el legnagyobb valószínűséggel a munkadarab, azaz hol volt a munkadarab által meghatározott koordináta-rendszer. Az üreg vetületi képén a súlypont helyét a GOM Gmbh ATOS optikai 3D-s digitalizáló rendszer és a Pro/Engineer szoftver felhasználásával határozták meg [1]. A 1. ábrán egymás mellett látható a bevonattal ellátott (jobb oldalon) és bevonat nélküli szerszám (bal oldalon) ciklus után szabad szemmel összehasonlítva a bevonattal ellátott és a bevonat nélkül készült nyomólapokat, megállapítható volt, hogy a bevonattal ellátott szerszámnál az üreget határoló körvonal nagyobb területet zárt. Ez véleményünk szerint az eltérő súrlódási viszonyokra vezethető vissza. Az első zömítésnél feltételezhetően még nem keletkezik kopási üreg. Ilyen körülmények között a zömített munkadarab és a nyomólap érintkezési felületének nagyságát egyértelműen a súrlódási tényező határozza meg. Minél kisebb a súrlódási tényező értéke, annál nagyobb lesz az érintkezési felület. A súrlódási tényező kezdeti értéke, a kezdeti érintkezési felület nagysága véleményünk szerint meghatározó a kopási üreg alakulására. 154 A jövő járműve I 01 01/0

6 1. ábra: a szerszámfelületek kopása zömítési ciklus után [1] A 13. ábra a bevonattal ellátott (sötétkék színű görbe) és bevonat nélküli (lila színű görbe) szerszámfelületek méréssel meghatározott kopásgörbéit mutatja, a buga oldalélére merőleges irányban. A gyártás folyamán a munkadarab inhomogén hőmérséklet-eloszlása inhomogén elmozdulási és nyomási viszonyokat idézett elő, ezért nem azonosak, a súlypontra aszimmetrikusak a kopási mélységek. Látható az is, hogy a lágyabb szerszámfelület kevésbé karakteres kopásgörbével rendelkezik, a felületi érdesség csúcsok is nagyobb szórást mutatnak, összhangban korábbi kutatások eredményeivel [13]. 8. Eredmények, következtetések 1. A MathCAD programmal meghatározott kopási együttható értéke (K) pontosítható a bevonat nélküli szerszámokra vonatkozóan. MathCAD program szerint meghatározva: K=0,74*10-6, z(1)=6*10-5 mm; R(a)=50 mm z(6.000)=6*10-5 * = 1,56 mm. Mérés szerint korrigált: Z(6.000)=1,54 mm; R(a)=47,65 mm K= 1,54/6.000 = 0,586*10-6. A kopási együttható értéke (K) meghatározható a nacro bevonattal ellátott szerszámokra vonatkozóan. Mérés szerint meghatározva: Z(6.000)=1,46 mm; R(a)=49,0805 mm K= 1,46/6.000 = 0,479* A nacro bevonattal ellátott szerszámok kopási együtthatójának értéke (K) jelentős kopásállóságot mutat. 4. A kopási együttható CMM (Coordinate Measuring Machine) méréssel való pontosításával a hasonló gyártási körülmények között használt zömítőszerszámok várható élettartama meghatározható. 5. A PVD bevonatok kopási együtthatóinak ismeretében a bevonattal gazdaságosan ellátható szerszámok köre meghatározható. 6. A kísérleti gyártást a 7. fejezetben megfogalmazott vélemények alapján célszerű megfelelően kis mintán (kiértékelhetőségi küszöb függvénye) is elvégezni. Ebben az esetben a kopási együtthatók tovább pontosíthatók, valamint lehetőség nyílik a kopási üreg és a súrlódási tényező közötti kapcsolat újszerű, megfelelő pontosságú meghatározására. 13. ábra: az oldalélekre merőleges kopásgörbék összehasonlítása [1] 01 01/0 I A jövő járműve155

7 Összefoglalás Munkánkban újszerűen a robotkiszolgálású gyártósoron alkalmazott előzömítést, mint a süllyesztékes kovácsolásnál gyakori párhuzamos nyomólapok között végzett zömítést alkalmaztuk kopásvizsgálatra. A kopásvizsgálatnál az Archard-féle modell szerinti helyi elmozdulásokat egy olyan kinematikailag megengedett sebességmező alkalmazásával számoltuk, ami figyelembe veszi a súrlódási tényező értékét, azaz a munkadarab hordósodását is. A súrlódási tényező várható értéke a korábbi kutatási munka eredményeinek felhasználásával meghatározható az előzömített munkadarab geometriai adatai alapján. Az Archard-féle modellnél értelmezett helyi nyomásértéket az ismert Siebel formulával határoztuk meg. A szükséges számítások elvégzésére MathCAD programot készítettünk. A nagyszámú előzömítés melletti tényleges kopás igazolta a kidolgozott, könnyen kezelhető analitikus megoldásunk használhatóságát. A javasolt módszer a valós gyártási körülmények között, mondhatni külön költség nélkül alkalmazható a melegalakító szerszámok kopásvizsgálatára, a kopási együttható meghatározására, a különböző PVD-bevonat élettartam-növelő hatásának vizsgálatára. Irodalom [1] M. Farhani, A. Amadeh, H. Kashani, A. Saeed-Akbari: THE STUDY OF WEAR RESISTANCE OF A HOT FORGING DIE, HARDFACED BY A COBALT- BASE SUPERALLOY, Materials Forum j. volume , pp [] O. Barrau, C. Boher, R. Gras, F. Rezai-Aria: Analysis of the friction and wear behaviour of hot work tool steel for forging, 6th international tooling conference 003, 003 Elsevier Science B.V. pp [3] A. M. Zamani, F. R. Biglari: Finite-element investigation of wear in hot forging, Tehran International Congress on Manufacturing Engineering (TICME005) December 1-15, 005, Tehran, Iran, pp. 1-9 [4] Tancsics F.: Melegalakító kovácsolószerszámok kopáselméleti kutatásainak rendszerezése, Műszaki és informatikai rendszerek és modellek, Győr, 009, pp [5] D. H. Kim, B. M. Kim, C. K. Kang: Die Life Estimation of Hot Forging for Surface Treatment and Lubricants, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing Vol. 5, No.4, October 004, pp [6] B. A. Behrens, F. Schäfer, A. Hundertmark, A. Bouguecha: Numerical analysis of tool failure in hot forging processes, Obróbka Plastyczna Metali t. XIX nr 4, 008, pp [7] E. Doege, B. A. Behrens, F. Schäfer: Simulation Of Phase Transformation In Hot Forging Dies During A Precision Forging Process By Means Of Finite- Element-Analysis, CP71, Materials Processing and Design: Modeling, Simulation and application, NUMIFORM 004, pp [8] E. Halbritter: Modeling of Material Flow During Upsetting Between Parallel Pressure Plates, HU ISSN : HEJ Manuscript no.: MET A, pp.1-11 [9] Tancsics F., Halbritter E.: A súrlódási tényező újszerű meghatározása és felhasználása a Pro/Engineer és MathCAD szoftverek segítségével, GÉP LXI. évfolyam 010/7, Miskolc, 010, pp [10] E. Siebel: Die Formgebung im bildsamen Zustand, Düsseldorf: Verlag Stahleisen, 193 [11] S. Abachi: Wear analysis of hot forging dies, IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DEGREE OF MASTER OF SCIENCE IN THE DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING, DECEMBER 004, 94 ps. [1] L. Solecki, E. Halbritter: MACRO- AND MICROGEOMETRICAL COMPARISON OF THE SURFACES OF FORMING DIES, ICT-01, 13th International Conference on Tools, 01, Miskolc, Hungary, pp [13] Balogh T.: Érintkező felületek száraz súrlódáskor lejátszódó folyamatok numerikus és kísérleti vizsgálata, PhD-értekezés, BME Közlekedésmérnöki Kar, 007, 100 ps. 156 A jövő járműve I 01 01/0